Summary

산화 티타늄<sub> 2</sub소프트 - 화학 방법에 의해 합성 초 소수성 및 높은 IR 반사 특성과> 코팅 된 투명 유리 마이크로 스피어

Published: April 26, 2017
doi:

Summary

This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.

Abstract

이 원고는 초 소수성이 높은 IR 반사 중공 유리 마이크로 스피어 (HGM)를 개발하는 소프트 화학 방법을 제안한다. 아나타제 이산화 티탄 및 소수성 화제는 하나의 단계에서 HGM 표면에 코팅 하였다. TBT와 PFOTES은 각각의 Ti 공급원 및 소수성 화제로서 선택되었다. 그들은 모두 HGM에 코팅하고, 열수 처리 한 후, TBT는 이산화 티탄을 아나타제하기 위해 설정되었다. 이러한 방식으로, PFOTES / 이산화 티탄은 HGM (MCHGM)가 코팅 된 제조 하였다. 비교를 위해, 단일 코팅 HGM (F-SCHGM) 및 이산화 티탄 코팅 된 단일 HGM (티 – SCHGM) PFOTES도 합성 하였다. HGM 표면상의 PFOTES 및 이산화 티탄 피막은 X 선 회절 (XRD), 주사 전자 현미경 (SEM) 및 에너지 분산 검출기 (EDS) 특성화를 통해 입증되었다. MCHGM은 141.2 접촉각으로, 더 높은 접촉 각도 (153 °) 그러나 F-SCHGM보다 낮은 미끄럼 각 (16 °)을 보였다6; 및 67 °의 각도를 슬라이딩. 또한, 양의 Ti-SCHGM 및 MCHGM 원래 HGM 및 F-SCHGM보다 약 5.8 % 더 높았다 유사한 IR 반사율 값을 표시. 또한 PFOTES 코팅 간신히 열전도율을 바꿨다. 따라서, F-SCHGM는 0.0479 W / (m · K)의 열전도율로 확실히 0.0475 W / (m · K)이었다 일본어 HGM 같았다. MCHGM와 티 – SCHGM도 비슷했다. 이들의 열전도율 값은 각각 0.0543 W / (m · K)와 0.0543 W / (m · K)이었다. 이산화 티탄 코팅 약간 열전도율이 증가하지만, 반사율의 증가와 함께, 전체 열 절연 특성을 향상시켰다. 적외선 반사 특성이 HGM 코팅에 의해 제공되기 때문에 코팅이 파울되면 마지막으로, 반사율은 감소한다. 따라서, 소수성 코팅으로 표면이 오염으로부터 보호되고, 그 수명도 연장된다.

Introduction

유리 중공 구체 (HGM)는 10 내지 100 μm의 크기 범위의 무기 재료이다. 그들은 이러한 우수한 분산액, 높은 흐름 성, 낮은 밀도, 우수한 단열성 1, 2, 3, 4 등의 많은 유용한 기능들을 보여준다. 때문에 중공 구조, HGM이 매우 낮은 열전도도 10,도 11이있다. 이러한 이유로, 그들은 우주 항공 공학 (5), 심해 탐사 6, 7, 수소 저장 8, 9, 그러나, 그들은 여전히 낮은 강도 등의 단점을 보여 포함한 많은 분야에서 적용됩니다. 또한, IR 등이 HGM을 통해 전송하고 뒤에 제목을 가열 할 수있다. 그 때문에즉 HGM에 표면 변형은 복사 열 전달을 감소하는 것이 필수적이다. 효과적인 방법은 코팅에 HGM 표면 상에 적외선 차단 물질이다. 반도체로서, 이산화 티탄은 광 촉매 (12, 13), 태양 광 발전, 센서 제조 14, 애플리케이션 환경 (15), 에너지 저장 장치 (16) 등의 여러 분야에서 사용되고있다. 또한, 또한, 가시광 및 적외선 밴드 17, 18, 19 저 방사율을 나타낸다. 따라서, 우리의 목적을 위해, 이산화 티탄으로 인해 상대적으로 낮은 가격과 높은 성능 현명한 선택이었다.

그러나, 코팅은 오염이 심각 이산화 티탄의 반사율에 영향을 미치는, 파울하기가 매우 쉽습니다. 반사율이 점차 줄여야합니다. 따라서, SELF 세척 코팅하여 오염으로부터 방지 코팅과 같은 코팅의 작업 시간을 연장하는 것이 필수적이다.

이 논문에서, 소프트 화학적 방법은 소수성 이산화 티탄 코팅 된 HGM 개발 하였다. 테트라 부틸 티타 네이트 (TBT) 및 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES)의 각각의 Ti 공급원 및 소수성 화제로서 선택되었다. 그들은 가수 분해와 HGM의 표면에 증착되었다. 그 후, 열수 처리 후, 아나타제 이산화 티탄은 HGM 표면에 형성되고, 소수성 성질이 남아 있었다. 비교를 위해, 단일 코팅 HGM (F-SCHGM) 및 이산화 티탄 코팅 된 단일 HGM (티 – SCHGM) PFOTES도 합성 하였다. 합성 방식은도 1에 도시되어있다.

Protocol

HGM 1. 전처리 무수 알코올 200 mL를 500 mL의 비커에 HGM 장소; 깨지지 HGM의 저밀도는 알코올에 정지되게되지만 깨진 HGM의 밀도가 알코올보다 크므로,이 용액에 침전. 30 분 후, 추가 애플리케이션의 오븐에서 80 ℃에서 건조하고 깨끗한 숟가락을 사용하여 현탁 HGM 수집. MCHGM 2. 합성 깨지지 HGM 5g을 에탄올 47.5 ㎖, 및 3 구 플라스크에 탈 이온수 250 mL로 놓는다. 20 …

Representative Results

단계 4.4에서의 테스트는 많은 기능과 샘플의 특성을 알 수있다. X- 선 회절 (그림 2) 아나타제 이산화 티탄의 형성을 반영한다. 주사 전자 현미경 (도 3) EDS (도 4)는 HGM 표면에 피복 된 이산화 티탄과 PFOTES 표시. 접촉각 (도 5)와 슬라이딩 각도 (도 6) 시험은 superhydrophobicity를 나타낸다. 이 VI-NIR 투?…

Discussion

이 원고에서, 프로토콜의 중요한 단계는 열수 과정이다. 이는 이산화 티탄의 형성, 최종 반사율 및 superhydrophobicity에 영향을 미친다. 온도 제어 및 반응 시간도 매우 중요하다. 반응 조건을 변경하는 경우, 최종 제품은 결함이 될 수있다.

이 방법은 하나의 단계에서 소수성이 높은 IR 반사 HGM을 합성하는 간단한 방법을 제공한다. 이전 연구에서, 소수성 및 반사율 특성?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 논문에서 설명하는 작업은 CII-HK / PolyU 혁신 기금에서 교부금에 의해 지원되었다. 또한 지원은 선전 공작 계획 (KQTD2015071616442225)와 중국 정부 "천 재능"프로그램 (Y62HB31601)에 의해 제공되었다. 또한, 응용 생물학과 및 화학 기술 홍콩 폴리 테크닉 대학 및 지속 가능한 도시 개발을위한 홍콩 폴리 테크닉 대학 연구소 (RISUD)의 도움에 감사드립니다.

Materials

HGM Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science N/A N/A
TBT Sigma-Aldrich CAS#: 5593-70-4 Analytical grade
Ethyl Alcohol Sigma-Aldrich CAS#: 64-17-5 Analytical grade
PFOTES Sigma-Aldrich CAS#: 51851-37-7 98%

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Citer Cet Article
Wong, Y., Zhong, D., Song, A., Hu, Y. TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method. J. Vis. Exp. (122), e55389, doi:10.3791/55389 (2017).

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